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中国电力设备管理协会

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柔性直流输电促输配设备升级

作者:   发布时间:2016-03-23

       2015年12月11日,我国首个统一潮流控制器工程—江苏南京220千伏西环网统一潮流控制器工程投运,标志着我国柔性直流输电技术走在了世界最前列。预计,自2016年开始,我国柔性直流输电将逐步进入商业化推广阶段。这无疑为我国输配电设备企业打开了又一片广阔的市场。
       一、柔性直流输电是输配网升级关键技术
       电网发展对输配电效率、安全性、灵活性和可控性,提出了更严苛的要求。输配电网升级正当其时。其中,柔性直流输电技术被业内认为是其实现升级的一项重要技术。当前,欧美国家正致力于多端柔性直流输电网建设,我国也掌握了柔性直流输电基础理论及工程关键技术。
       在国网智能电网研究院院长滕乐天看来,与常规直流相比,柔性直流输电技术的优势在于,能够独立控制有功功率和无功功率,更好地连接弱网与强网。柔性直流输电对无功没有要求,而且谐波特别小,可以在2毫秒内完成0到最大损失功率的变化,大幅度降低输电损耗、提高输电线路输送能力,保证电力系统稳定运行。国网智能电网研究院副院长汤广福认为,柔性直流输电技术是目前世界上可控性最高、适应性最好的输电技术,其在分布式发电并网、孤岛供电、城市配电网增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网、动态无功补偿等方面同样具有优势。例如,较之常规的直流输电,在部分容量为1万-100万千瓦场合下,尤其是对于离岸较远的海上风电场内部互联来说,柔性直流输电技术能够实现节约10%以上的投资。
       南网科学研究院院长饶宏则认为,柔性直流输电网建设,也为智能电网发展提供了一种有效手段。柔性直流输电可以更加高效、灵活地满足自动化控制需求,为智能电网发展提供保障。
       二、柔性直流输电催生输配电设备新需求
       据了解,柔性直流输电工程造价已降至同等容量常规直流的1.1-1.5倍,损耗则降低至1.4%以下。柔性直流输电工程数量、容量不断增加,柔性直流输电技术逐渐实现大规模推广应用。对此,有数据称,至2023年世界范围内的柔性直流输电市场规模将在1000亿元以上,预计自2016年开始,我国柔性直流输电将逐步进入商业化推广阶段。而柔性直流输电的大规模推广应用,必须有相应的输配电设备作支撑。
       目前,我国柔性直流输电设备研发水平已经处于世界领先地位,并得到了欧洲市场的认可。这表明,在柔性直流输电设备生产方面,我国已经具备抢占国际市场的能力,也就意味着,我国输配电设备生产企业迎来了又一片广阔的市场,同时,这也必将成为我国输配电设备往更高技术层面转型升级的重要内容。能否在柔性直流输电市场抢占先机,关键是看企业是否能突破性地生产出市场急需的产品。事实上,作为一种新型的输电技术,现有的一些输配电设备难以满足柔性直流输电的需求。由此,柔性直流输电直接催生了新设备的生产需求。“目前,柔性直流输电迫切需要在全控开关器件、电压源换流器拓扑、直流断路器、DC/DC变压器研发方面取得突破。”中国西电副总工苟锐锋表示,直流输电组件规模最大、结构最复杂,设计面临全新挑战,特别是在超高电压、超大容量柔性直流换流技术及装备方面,要突破±800千伏、±1100千伏及以上柔性直流输电关键技术及装备研发。
       柔性直流输电需要将全控器件IGBT(绝缘栅双极型晶体管)用到数十至数百千伏高压场合,迫切需要研制±500千伏/3千安培换流阀及阀控设备,并将其容量由目前的100万千瓦提升至300万千瓦,还需要研发320千伏/3毫秒/20千安培高压直流断路器。同时,汤广福认为,未来可再生能源的规模将普遍达到千兆瓦级及以上,且当前柔性直流换流器普遍采用MMC结构,缺乏直流侧故障清除能力,且结构不够紧凑,成本偏高,迫切需要电压等级高、综合性能好、损耗低的直流换流器。另外,柔性直流电缆的研发也是迫切需要解决的问题。目前国外的柔性直流电缆已达到±500千伏水平,而国内的仅为±200千伏,这就造成了国外厂商的市场和价格垄断,严重制约了我国柔性直流技术的发展,亟待研发与突破。
       柔性直流输电对各种输配电设备有着强劲的新需求。这对输配电设备生产企业来说,不仅是潜藏的商机,也是其必须面对的更高技术层面的设备升级改造需求。“在能源改革的背景下,柔性直流输电是传统电网技术和装备必经的一场变革,不仅需要技术研发的投入,也需要相应元器件及设备的提升,不仅是整个电力行业的变革,也是输配电技术、设备毕竟的一次重要升级换代。”一位业内人士表示。